Пенка

Знакомство с обитателями океана можно начать, не опускаясь в его глубину. С борта океанского лайнера, с прибрежного утеса можно увидеть множество морских птиц, дельфинов и даже китов. Некоторые птицы постоянно парят над гребнями волн. Они отличные летуны. Их можно встретить и вдали от берегов, и на прибрежных утесах принимающими солнечные ванны и приводящими в порядок свое оперение. Это фрегаты и альбатросы. Они способны покрывать огромные расстояния, перелетая от одного океанского острова к другому, но никогда не ныряют и не пытаются присаживаться на воду, так как их оперение не защищено от намокания, а с мокрыми перьями птицы подняться в воздух не могут.

Можно ли этих птиц считать морскими? Думаю, что молено. Хотя они, впрочем, как и любые другие птицы, чья жизнь связана с океаном, не могут обойтись без суши, которая нужна им в период размножения и как убежище в непогоду, но точно так же не могут обойтись и без моря, так как только с его поверхности способны добывать себе пропитание.

Фрегаты и альбатросы - исключение. Подавляющее большинство морских птиц не только постоянно присаживаются на воду или погружают в нее голову и шею, но даже ныряют, опускаясь на глубины, недоступные большинству пловцов, и проводят в подводном царстве столько времени, сколько не выдержит ни один человек. Наконец, бескрылые пингвины, превосходные пловцы и ныряльщики, проводят в открытом океане по нескольку месяцев подряд.

Большинство морских птиц живет как бы на границе двух сред - воды и воздуха, но больше связаны с воздушной средой. Среди млекопитающих немало таких, которые живут под водой, а на поверхность поднимаются лишь для того, чтобы запастись очередной порцией кислорода. При этом многие из них полностью не порвали связи с сушей. Правда, ластоногим льды вполне заменяют земную твердь. На границе двух сред обитают некоторые рептилии, насекомые и другие животные.

Большая часть обитателей океана живет в толще воды. Не следует думать, что они равномерно заселяют все ее горизонты. Напротив, каждый вид предпочитает какие-то определенные глубины и проводит здесь либо всю свою жизнь, либо какие-то определенные ее периоды. Самым насыщенным жизнью является верхний стометровый слой воды, пронизанный солнечными лучами. Здесь обитают самые разнообразные организмы от простейших одноклеточных существ до высших костистых рыб.

Может показаться странным, но всего несколько десятилетий назад самый поверхностный слой этой богатейшей зоны океана, его верхние 2-3 сантиметра считались абсолютно безжизненными. Океанологи были убеждены, что даже самая мелкая рябь, я уже не говорю о средних или больших волнах, способна нанести непоправимый вред мелким и очень нежным обитателям моря. Еще большую опасность должны представлять ультрафиолетовые лучи солнца, способные погубить все живое. Эти соображения считались непреложными истинами, и ни у кого из ученых даже не возникло мысли проверить, действительно ли приповерхностные слои океана необитаемы.

Лишь в конце прошлого века ученые заметили, что существуют организмы, обитающие в полупогруженном состоянии. Героиней нового открытия явилась пресноводная ряска - растение, встречающееся во всех стоя; чих водоемах. Столь запоздалое прозрение неудивительно. Есть такое странное свойство человеческой психики: способность не замечать то, что постоянно находится у нас перед глазами. Для организмов, подобных ряске, придумали даже специальное название - плейстон, в переводе на русский язык оно означает: плавающие (живущие) в погруженном состоянии.

Повышенное внимание к ряске дало повод приглядеться к морской поверхности. В океане первыми обратили на себя внимание крупные существа, плавающие, так сказать, по пояс в воде. Это были "португальские кораблики", парусники и порпиты. На их место и роль в сообществах морских организмов гидробиологам открыли глаза советские исследователи. Произошло это вскоре после войны во время первого рейса советского исследовательского судна "Витязь" в тропическую зону Тихого океана.

Португальские кораблики - удивительные существа. Они произошли от древних примитивных животных, ведущих сидячий образ жизни и образующих большие колонии. Многие из них "в детстве" активно передвигаются и подыскивают для дальнейшего жительства приятную компанию. Тяга к объединению привела к возникновению удивительных колоний, которые выглядят как самостоятельный, сложно устроенный организм. Такая колония похожа на какое-то экзотическое животное, и трудно заподозрить, что это не отдельный организм, а целый коллектив совместно живущих членов большой и дружной семьи. Речь идет о представителях класса сифонофор, близких родственников гидроидных медуз. Из них наибольшей известностью пользуется физалия - "португальский военный кораблик".

Чтобы стало понятно, что представляют собою эти необычные существа, разговор придется начать издалека, с общественных насекомых, живущих огромными, иногда и миллионными семьями. Они состоят из пары или большего числа полноценных в половом отношении членов и массы недоразвитых особей, не принимающих участия в размножении, но обеспечивающих потребности семьи в пище, жилище, охране и т. д. В соответствии с этим семья медоносной пчелы делится на три касты: матку, трутней и рабочих пчел. В семьях муравьев и термитов рабочие особи могут быть представлены 1-3, а то и 8 кастами. Представителей каждой касты легко опознать по характерному внешнему виду, их роли в семье и особенностям поведения.

Зоологи прошлого столетия сравнивали семьи общественных насекомых с монархическими государствами, где властвует царственная пара, повелевающая своими бесчисленными подданными. В наши дни общественных насекомых часто называют суперорганизмом, а ее членов сравнивают с клеточками отдельных органов или тканей, призванных выполнять определенные функции. Это ближе к истине.

Такими же суперорганизмами являются сифонофоры. Здесь тоже у каждой особи или группы однородных особей специфическая внешность и только ей предписанные функции. Так что в существовании сифонофор нет ничего из ряда вон выходящего.

Теперь вернемся к физалиям. Кишечнополостные, к которым они относятся, на определенных стадиях развития могут быть представлены двумя разными формами, чередующимися в течение их жизненного цикла. Одно поколение бывает полипами, ведущими прикрепленный образ жизни, другое - свободноплавающими медузами. Колонии физалий образуются из представителей обеих форм, из полипов и медуз. Фундаментом, или стержнем колонии, является полый ствол, сообщающийся с внутренними пищеварительными полостями всех членов колонии. Благодаря этой системе полостей и каналов пища, попавшая сюда, распространяется равномерно по всей колонии. У физалий ствол укорочен. В его верхней части чаще всего находится медузообразная особь, колокол которой превратился в шарик или баллон, наполненный газом. Этого члена колонии именуют пневматофором.

Газовый пузырь может быть крошечным, диаметром от 1 миллиметра до 2 сантиметров, но у некоторых видов, например, у физалий, его поперечник достигает 30 сантиметров. Чем крупнее пневматофор, тем значительнее его роль в поддержании положительной плавучести животного. Огромный газовый пузырь физалий, окрашенный в голубой или фиолетовый цвет, с красноватым гребнем наверху, почти целиком выступает из воды и служит для "португальского кораблика" парусом.

Тонкие стенки пневматофора обладают значительной плотностью, так как состоят из шести тканевых слоев, да еще покрыты снаружи тонкой хитиновой пленкой, которая, как кожаная оболочка футбольного мяча, не позволяет пневматофору чрезмерно растягиваться и оберегает от губительного воздействия солнечных лучей. Парус-поплавок надежен в эксплуатации и способен выдерживать значительное внутреннее давление.

Непосредственно под пневматофором обычно располагаются нектофоры - "плавательные колокола". Они тоже образованы медузообразными членами колонии. Их бывает несколько, от 2 до 20, иногда 200-400. Они ритмично сокращаются, благодаря чему колония может целенаправленно передвигаться.

Важнейшими членами колонии являются гастрозоиды. Это уже полипы. Они кормят колонию, одновременно выполняя функцию и охотников и поваров. Для ловли добычи "охотник" имеет "арканчик" - длинное ветвящееся щупальце, снабженное стрекательными клетками. Они помогают поймать и убить добычу. Затем щупальце отправляет ее в "рот", а полип надевает "поварской колпак" и начинает готовить обед для всей колонии. У физалий питающие полипы сидят на "брюхе" колонии. Они напоминают миниатюрные кувшинчики, обращенные своей горловиной - "ртом" вниз.

Еще один вид членов колонии сифонофор - гонофоры выполняют функцию половых органов. У физалий фундаментом для них служат полипоидные особи, сидящие рядком с одним из "поварят" и дающие приют гроздьям гонофор, а также одному большому "плавательному колоколу". Гонофоры являются медузообразной формой. Здесь же находятся полипы, лишенные щупалец, Считается, что они выполняют защитные функции. Когда в гонофоре созревают половые продукты, все сложное сооружение вместе с гастральными полипами отрывается от материнской колонии и отправляется в автономное плаванье. Вот для чего здесь находятся "плавательные колокола".

Члены колонии связаны между собою волокнами общеколониальной нервной системы. Поэтому повреждение одного члена вызывает оборонительную реакцию всей колонии. В первую очередь сокращаются щупальца полипоидных особей, сами полипы и пневматофор. В результате общий размер сифонофоры уменьшается, увеличивается ее удельный вес, и она погружается в более глубокие слои воды или начинает двигаться в другую сторону. Иногда это помогает "кооперативному" живому существу избежать опасности.

Плавательный пузырь фазалий асимметричен. Различают так называемые "правую" и "левую" формы колоний. Асимметрия усиливается благодаря S-образной форме гребня. Такой парус позволяет "португальскому кораблику" плыть под острым углом к ветру, причем "правые" плывут налево, а "левые" - направо. Иногда физалия делает поворот вокруг своей вертикальной оси, ложится на обратный курс и плывет против ветра. Часто сифонофоры собираются в стаи. Их флотилии состоят или из одних "левых", или только из "правых" португальских корабликов. Вместе они плыть не могут, ведь ветер несет их в разные стороны. Движение стаи напоминает маневры огромной эскадры парусных судов.

В теплых морях поверхность океана бороздят парусники и порпиты. Они значительно меньше физалий. Ствол этих колоний превратился в овальную пластинку. На ней сверху расположен большой пузырь, надутый газом. У большинства парусников он плоский, имеет вид треугольника, а у порпит это простое утолщение диска. Благодаря хитину его оболочка обладает высокой прочностью. Под ним к центру опорной пластинки прикреплен крупный питающий полип, окруженный стайкой более мелких гастроидных полипов. Здесь же, вперемежку с кормильцами, прикреплены тонкие щупальцеобразные выросты, или нити, обычно ветвящиеся. Они покрыты батареями стрекательных капсул. Это штатные защитники колонии. У парусников питающие члены по совместительству занимаются размножением. От них отпочковываются медузки, которые, возмужав, покидают семью, чтобы основать собственную колонию.

Парусники образуют огромные стаи. Они способны менять направление движения, и все же волны тысячами выбрасывают их на берег. Порпиты не имеют возможности маневрировать, но из-за меньшей парусности скорость их движения невелика, и это спасает их от гибели.

Для советских ученых, впервые оказавшихся в тропиках, вид огромных скоплений корабликов был в диковинку, и они смогли взглянуть непредвзято на жизнь существ, которые в тихую погоду часами подвергают свой парус воздействию жгучих солнечных лучей, а в ветреную - каскаду ударов волн. Невиданное ранее зрелище привлекло внимание к поверхности океана.

Первые исследования, первые пробные обловы поверхностного слоя воды принесли обильную дань. Оказалось, что в тропиках здесь полным-полно всякой мелюзги, различных ракообразных, в том числе небольших креветок и крохотных крабиков, моллюсков, червей, рыбьих мальков и другой морской мелочи с прозрачным или полупрозрачным телом, окрашенной в синий цвет, а по поверхности воды снуют водомерки, как две капли воды похожие на пресноводных. И это в тысячах километров от ближайшего берега!

Заслуга в том, что миф о безжизненности поверхности океана был окончательно развеян, принадлежит ученым Одесской биологической станции, позже преобразованной в отделение Института биологии южных морей. Они обнаружили богатейшую жизнь в приповерхностных слоях Черного моря. Оказалось, что многим мелким обитателям моря больше всего нравится жить у самой поверхности. В любой точке океана жизнь бьет здесь ключом.

Богатая жизнь поверхности океана объясняется тем, что ее подкармливает суша. Ветры несут в океан пыль и разный мелкий мусор. Не думайте, что все это оседает тут же в прибрежных районах. Ураганы, проносясь над Сахарой, поднимают в воздух тучи песка и легко переносят через Атлантический океан. Ветры несут "мусор" из глубины материков. Среди даров суши для океанов важнее всего споры и пыльца растений, а также трупы насекомых. Их не бог весть сколько. Ю. П. Зайцев считает, что если летом с поверхности Черного моря собрать всех насекомых, то в общей сложности их окажется около 10 тонн. Считается, что ветры ежемесячно выбрасывают на поверхность Черного моря не менее 100-150 тонн насекомых! Пока никто точно не знает, сколько времени этот лакомый корм может здесь храниться, прежде чем будет съеден хищниками или уничтожен бактериями.

Поверхностный слой подкармливается и за счет более глубоких горизонтов воды. Век мелких существ недолог. Те, что не попали в желудки хищников, гибнут от старости. Дождь из крохотных трупиков постоянно моросит в океане. Однако тела тех, что погибли в самых верхних теплых горизонтах воды, тут же начинают разлагаться, что сопровождается выделением газов, благодаря которым они становятся легче и всплывают к поверхности. По той же причине могут всплывать фекалии морских обитателей, остатки их пищи и любые частички органического вещества. Это прекрасный корм для обитателей подповерхностного слоя океана.

Среди веществ, всегда присутствующих в океане в виде раствора, взвесей или суспензий, непременно находятся белки и аминокислоты, жиры, углеводы и витамины. Они приносятся в океан многочисленными реками, образуются на месте при разложении тел погибших организмов и выделяются в воду живыми существами. Для удобства их всех скопом называют неживым органическим веществом. Не думайте, что его мало. Организмы, способные усваивать растворенные в воде вещества, имеют неограниченные ресурсы. Витамина Bi2 в морской воде так много, что подданные Посейдона не испытывают в нем недостатка. Советские ученые подсчитали, что количество неживого органического вещества океана в 500 раз превышает количество живого, то есть суммарный вес бактерий и микроскопических водорослей, простейших, мельчайших и крупных ракообразных, различных моллюсков, рыб, тюленей, дельфинов, китов и всех остальных обитателей моря.

Неживое органическое вещество распространено в морской воде неравномерно. Особенно много его на поверхности. Здесь оно образует "пенку". Несмотря на энергичное использование органики, ее количество всегда остается высоким, так как беспрерывно пополняется за счет запасов глубинных горизонтов океана. Толща океанской воды содержит достаточно большое количество крохотных пузырьков газа, медленно поднимающихся к поверхности. Они возникают в результате разложения органического вещества, выделяются растениями и животными.

Пока пузырьки газа всплывают, на их поверхности адсорбируются органические вещества. В оболочке из органики, как в корпусе батискафа, пузырек продолжает подъем, по пути захватывая все новые молекулы и частички органического вещества. Стенки "батискафа" спасают пузырек. Без них он обязательно бы растворился, так как концентрация в морской воде любых газов далека от возможного предела. Благополучно добравшись до поверхности, пузырек в конце концов лопается, а принесенные им вещества переходят в "пенку". О ее существовании свидетельствуют зеленовато-желтые тяжи и комки пены, выброшенные после сильного волнения на пляжи. Это и есть сгустки органического вещества.

Обилие у поверхности моря трупов наземных существ и представителей подводного мира, а также взвеси неживого органического вещества создают прекрасную базу для развития колоссальной армии бактерий. Вот почему в верхнем трех-пятисантиметровом слое их в 3-100 раз больше, чем в остальных горизонтах воды, а если собрать "пенку", то бактерий здесь окажется в несколько тысяч раз больше, чем на глубине 10 метров. Обилие неживого органического вещества и микробов - прекрасная кормовая база для всех мельчайших животных, способных отфильтровывать их из воды.

Теперь пороемся в планктонной сетке и попробуем составить представление о тех животных, что решились связать свою судьбу с поверхностью океана. Заранее хочу предупредить, что, хотя тут попадаются достаточно крупные создания, без микроскопа нам не обойтись. Больше всего здесь реснитчатых инфузорий - тинтиннид - морских колпачков-колокольчиков, путешествующих в собственном доме. Среди мельчайших планктонных организмов, размер которых не превышает 35 микрон, они доминируют.

Многоклеточные животные представлены главным образом ракообразными. Из более крупных нужно упомянуть кишечнополостных, плоских червей и моллюсков. Вблизи морской "пенки" находят приют их дети, личинки всевозможных червей, моллюсков, усоногих и веслоногих ракообразных, рыб, а также рыбья икра. Здесь они проводят свое раннее детство.

Между прочим, академиком АН УССР Ю. П. Зайцевым именно под морской "пенкой" была обнаружена икра кефали и многих других рыб. После этих исследований, а также более ранних работ А. И. Савилова в мировой океанологии возник серьезный интерес к изучению поверхности океанов.

Одесская биологическая станция

Животные, обитающие у самой поверхности, постоянно сталкиваются с серьезными механическими воздействиями волн и ветра, каскадов брызг и дождевых капель, постоянно разрушающих устоявшийся мирок, в котором они живут. Поверхность океана - место с самой изменчивой температурой воды. Днем она может значительно повыситься, а ночью именно поверхность охлаждается больше всего. Кроме того, в большинстве районов океана наблюдаются сезонные колебания, и зимой температура поверхности воды падает так низко, что кое-где она покрывается льдом. Жизнь здешних обитателей осложняют постоянные колебания солености. Дожди, обрушивая на океан потоки пресной воды, резко уменьшают соленость поверхностного слоя, а в жаркую погоду испарение, наоборот, приводит к повышению солености.

Среди наиболее неблагоприятных факторов - солнечная радиация, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. В том, что обитатели океана боятся света, ученые не сомневались. Ежедневно с приближением рассвета огромные массы планктонных организмов опускаются вниз, скрываясь в полумраке глубин, а с наступлением темноты устремляются вверх. Видимо, они избегают именно света, так как в лунные ночи к самой поверхности не поднимаются.

Оказалось, что так поступают любые планктонные организмы, кроме тех, чья жизнь связана с "пенкой". Они почему-то от солнечных лучей не страдают. Ученые пока точно не знают, каков механизм этого явления. Многие из тех, кому ультрафиолетовые лучи не вредят, в том числе и бактерии, хорошо пигментированы, то есть защищены от них цветным экраном. Другие живут в собственных домиках, правда, прозрачных. Но это ни о чем не говорит. Сквозь прозрачные окна наших квартир ультрафиолетовые лучи не проникают, может быть, их задерживают и стенки переносных домиков.

Нельзя забывать, что для большинства животных ультрафиолетовые лучи необходимы, особенно для молодняка. Недаром в зимнее время у нас на Севере в детских учреждениях практикуется обязательное облучение ультрафиолетовыми лучами. Та же практика принята в животноводстве. Все зависит лишь от дозы. Видимо, ультрафиолетовые лучи необходимы обитателям "пенки" и стимулируют их развитие. А оно идет бурными темпами, что, кстати, предохраняет здешних обитателей от значительных доз облучения. Инкубация икры осуществляется здесь за считанные часы, всего за 1-2 суток. Кефаль, например, предпочитает нереститься во вторую половину дня, когда солнце спускается к горизонту и его лучи скользят по поверхности моря, а развитие икры занимает всего две ночи и лишь один день.

Падение температуры и образование льда не наносит ущерба живущим здесь существам. Некоторые из них успешно развиваются в толще льдин, создавая скопления, в десятки раз превышающие по плотности те, что встречаются в воде. К таким удивительным организмам относятся микроскопические диатомовые и жгутиконосные водоросли. Крохотные каверны в толще льда, в которых они скапливаются, заполнены рассолом - раствором солей в талой воде. Она сохраняет кристаллическую структуру льда и является отличным биостимулятором, чем и объясняется зимний всплеск жизни. С наступлением лета, когда полярные льды тают, освобождая плененные водоросли, на нежданно богатых харчах бурно развиваются и жиреют животные планктона.

Масса света, покрывающая энергопотребности фотосинтеза, живительное тепло, стимулирующий эффект ультрафиолета и талой воды, запасы микроэлементов, нитратов, фосфатов, аммиака и соединений серы, отличная обеспеченность кислородом и отсутствие перебоев в доставке углекислого газа, необходимого водорослям сырья, наконец, высокая концентрация неживого органического вещества, делают "пенку" житницей океана. Нигде больше не встретишь такого скопления яиц и личинок самых разных беспозвоночных животных и мальков всевозможных рыб. Выйдя из "ясельного" возраста, они расползаются по океану, поселяясь на постоянное жительство в удобных для себя горизонтах. Дары "пенки" кормят весь океан, всех более крупных его обитателей.

Огромное количество неживого органического вещества, скапливающееся у поверхности воды, не может быть съедено обитателями этого горизонта. Одновременно с подъемом из морских глубин пищевых веществ в противоположном направлении движется встречный поток съедобных частичек. Это возвращаются назад те же частички, которые недавно всплыли наверх, только они стали крупнее, склеившись из более мелких, потеряли газовые включения, увеличили свой удельный вес, и поэтому теперь тонут. Эти кусочки детрита - другая половина изначальных пищевых ресурсов океана, вторая ножка стола, за которым обедают его обитатели. Вот что такое "пенка"!